Компромиссы между выгодой колонизации новых частиц и риском уничтожения хищниками позволяют различным популяциям морских микробов существовать вместе, показывает исследование, опубликованное сегодня в eLife.
Микробное кормление в неоднородных средах, где ресурсы фрагментированы на частицы, играет ключевую роль в естественной среде. В океанах и пресноводных системах бактерии и микробы могут взаимодействовать с поверхностями частиц по-разному: некоторые колонизируют их только на короткие периоды, в то время как другие образуют долгоживущие стабильные колонии.
Ученые уже давно ломают голову над большим, чем ожидалось, разнообразием микроскопических существ в океанах, феноменом, называемым «парадоксом планктона». В то время как исследователи начали понимать факторы, которые поддерживают так много различных типов планктона, остается много вопросов о более многочисленных океанских микробах, которые живут на плавающих частицах.
«Мы хотели изучить роль, которую стратегии рассеивания играют в успешном сосуществовании различных микробов, живущих на одном и том же наборе частиц», — говорит соавтор Али Эбрахими, который завершил исследование, будучи аспирантом Лаборатории экологических наук и инженерии имени Ральфа М. Парсонса Массачусетского технологического института (MIT), Кембридж, США.
Эбрахими и его команда использовали математическое моделирование и компьютерное моделирование, чтобы проверить, как различные стратегии рассеивания могут помочь морским микробам существовать вместе таким образом. Они обнаружили, что различная навигация по компромиссам между ростом и выживанием может позволить микробам процветать вместе.
Их модель показала, что организмы, которые дольше остаются на одной частице, имеют больше возможностей для размножения. Однако они сталкиваются с более высоким риском уничтожения вирусом или другим хищником, способным поглощать целые частицы. С другой стороны, микробы, которые чаще прыгают между частицами, имеют меньше возможностей для размножения, но также имеют более низкий риск столкнуться с массовой смертностью. Успех одной стратегии по сравнению с другой может зависеть от различных условий окружающей среды.
«Когда предложение частиц велико, микробы, которые быстро прыгают между ними, будут иметь больше шансов на выживание», — объясняет соавтор Акшит Гоял, научный сотрудник физики живых систем на физическом факультете Массачусетского технологического института. «Но когда частицы труднее найти, бактерии, которые остаются на месте, будут иметь преимущество».
Кроме того, команда обнаружила, что сосуществование может оставаться стабильным перед лицом меняющихся условий окружающей среды, таких как цветение водорослей частиц, способствующих росту, и изменение численности хищников, способствующих смертности. Вместе эти различные факторы значительно повышают вероятность того, что популяции с различными стратегиями расселения могут жить вместе.
«Наша работа была сосредоточена на связи между рассеиванием и смертностью в океане, но в этих условиях происходит гораздо больше», — заключает Гоял. «Будущие исследования могут дать важное новое представление о том, как изменения окружающей среды могут повлиять на эти крошечные сообщества и, в свою очередь, на их более широкую морскую экосистему».
